【技术实现步骤摘要】
本申请是国际申请日为2013年11月01日、国家申请号为201380004567.X、专利技术名称为“无线电力传输系统”的专利技术专利申请的分案申请。
本公开涉及谐振磁场耦合以非接触方式对电力进行电力传输的无线电力传输系统。本公开还涉及用在该无线电力传输系统中的无线供电装置及无线受电装置、该无线供电装置及无线受电装置的控制电路。
技术介绍
专利文献1公开了在2个谐振电路间隔着空间传输能量的无线电力传输装置。在该无线电力传输装置中,经由在谐振电路周边的空间产生的谐振频率的振动能量分布(EvanescentTail)而使2个谐振电路耦合,从而以无线(非接触)方式传输振动能量。【在先技术文献】【专利文献】【专利文献1】美国专利申请公开第2008/0278264号说明书(图12及图14)【专利文献2】JP专利第4743173号公报【非专利文献】【非专利文献1】粟井郁雄等“双螺旋型谐振器产生的电磁场及其向WPT系统的应用”、电子信息通信学会技术研究报告、2012年8月、WPT2012-20、PP.29-34。【非专利文献2】细谷达也、“采用软开关技术的新的共振型无线供电系统的设计理论”、电子信息通信学会技术研究报告、2011年12月、WPT2011-22。
技术实现思路
-专利技术要解决的课题-在无线电力传输系统中进行电力传输时,若在供电用谐振电路的线圈或受电用谐振电路的线圈的附近存在金属异物,则有可能在金属异物中产生涡电流而导致金属异物发热。为了安全使用无线电力传输系统,需要抑制金属异物的发热。例如,专利文献2记载的无接点电力传输系统通过在检测到金属异物时停止电力传输 ...
【技术保护点】
一种无线供电装置,是从无线供电装置向无线受电装置传输高频电力的无线电力传输系统的无线供电装置,其中,上述无线供电装置具备包括第1谐振电路的供电天线,该第1谐振电路包括供电线圈,上述无线受电装置具备包括第2谐振电路的受电天线,该第2谐振电路包括受电线圈,上述供电天线及上述受电天线在彼此电磁耦合时具有包含分别与奇模的谐振状态及偶模的谐振状态对应的2个谐振频率在内的工作频带,上述偶模的谐振频率高于上述奇模的谐振频率,上述无线供电装置还具备:根据输入电力产生高频电力而提供给上述供电天线的供电电路;对因上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物引起的异常状态进行检测的至少1个传感器;和上述无线供电装置的控制电路,上述无线供电装置的控制电路以将彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带设定为第1及第2工作频带中的任一方的方式,设定与上述工作频带相关联的上述无线供电装置的电路常数,上述第1工作频带的偶模的谐振频率被设定为高于上述第2工作频带的偶模的谐振频率,上述第1工作频带的奇模的谐振频率被设定为高于上述第2工作频带的奇模的谐振频率,上述无线供电装置在彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线具有上 ...
【技术特征摘要】
2013.07.08 JP 2013-142483;2012.11.02 US 61/721,6981.一种无线供电装置,是从无线供电装置向无线受电装置传输高频电力的无线电力传输系统的无线供电装置,其中,上述无线供电装置具备包括第1谐振电路的供电天线,该第1谐振电路包括供电线圈,上述无线受电装置具备包括第2谐振电路的受电天线,该第2谐振电路包括受电线圈,上述供电天线及上述受电天线在彼此电磁耦合时具有包含分别与奇模的谐振状态及偶模的谐振状态对应的2个谐振频率在内的工作频带,上述偶模的谐振频率高于上述奇模的谐振频率,上述无线供电装置还具备:根据输入电力产生高频电力而提供给上述供电天线的供电电路;对因上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物引起的异常状态进行检测的至少1个传感器;和上述无线供电装置的控制电路,上述无线供电装置的控制电路以将彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带设定为第1及第2工作频带中的任一方的方式,设定与上述工作频带相关联的上述无线供电装置的电路常数,上述第1工作频带的偶模的谐振频率被设定为高于上述第2工作频带的偶模的谐振频率,上述第1工作频带的奇模的谐振频率被设定为高于上述第2工作频带的奇模的谐振频率,上述无线供电装置在彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线具有上述第1工作频带时,以上述第1工作频带的奇模的谐振频率向上述无线受电装置发送电力,在彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线具有上述第2工作频带时,以上述第2工作频带的偶模的谐振频率向上述无线受电装置发送电力,上述无线供电装置的控制电路,在设定了上述无线供电装置的电路常数,以使得将彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带设定为第1及第2工作频带中的一方时,且在产生了因上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物引起的异常状态时,设定上述无线供电装置的电路常数,以使得将彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带设定为第1及第2工作频带中的另一方。2.根据权利要求1所述的无线供电装置,其中,上述无线受电装置还具备:上述无线受电装置的控制电路,在上述无线供电装置的控制电路的控制下,设定与彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带相关联的上述无线受电装置的电路常数,上述无线供电装置的控制电路设定上述无线供电装置的电路常数及上述无线受电装置的电路常数的至少一方,以使得将彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带设定为上述第1及第2工作频带中的任一方。3.根据权利要求1所述的无线供电装置,其中,上述第1工作频带的奇模的谐振频率被设定为与上述第2工作频带的偶模的谐振频率相同。4.根据权利要求1所述的无线供电装置,其中,上述供电电路在上述无线供电装置的控制电路的控制下以可变频率产生高频电力,上述无线供电装置的控制电路在彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线具有上述第1工作频带时,控制上述供电电路,使其以上述第1工作频带的奇模的谐振频率产生高频电力,在彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线具有上述第2工作频带时,控制上述供电电路,使其以上述第2工作频带的偶模的谐振频率产生高频电力。5.根据权利要求1所述的无线供电装置,其中,上述无线供电装置的控制电路在变更上述无线供电装置的电路常数之后,当产生了因上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物引起的异常状态时,停止上述高频电力的传输。6.根据权利要求1~5中任一项所述的无线供电装置,其中,上述供电线圈的至少一部分包括实质上在平面上缠绕的绕组,且具有中心部及周边部,上述受电线圈的至少一部分包括实质上在平面上缠绕的绕组,且具有中心部及周边部,在上述供电天线及上述受电天线彼此电磁耦合时,以上述供电线圈的中心部与上述受电线圈的中心部对置,且上述供电线圈的周边部与上述受电线圈的周边部对置的方式,将上述供电线圈靠近上述受电线圈而设置,对于上述供电线圈及上述受电线圈的中心部的磁通密度而言,上述供电天线及上述受电天线处于上述偶模的谐振状态时的磁通密度低于上述供电天线及上述受电天线处于上述奇模的谐振状态时的磁通密度,对于上述供电线圈及上述受电线圈的周边部的磁通密度而言,上述供电天线及上述受电天线处于上述奇模的谐振状态时的磁通密度低于上述供电天线及上述受电天线处于上述偶模谐的振状态时的磁通密度,上述至少1个传感器包括对上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物的位置进行检测的位置传感器,上述无线供电装置的控制电路,当在上述供电线圈及上述受电线圈的中心部检测到异物时,以将彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带设定为上述第2工作频带的方式设定上述无线供电装置的电路常数,由上述供电电路以上述第2工作频带的偶模的谐振频率产生高频电力而开始从上述无线供电装置向上述无线受电装置传输上述高频电力,当在上述供电线圈及上述受电线圈的周边部检测到异物时,以将彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带设定为上述第1工作频带的方式设定上述无线供电装置的电路常数,由上述供电电路以上述第1工作频带的奇模的谐振频率产生高频电力而开始从上述无线供电装置向上述无线受电装置传输上述高频电力。7.一种无线供电装置,是从无线供电装置向无线受电装置传输高频电力的无线电力传输系统的无线供电装置,其中,上述无线供电装置具备包括第1谐振电路的供电天线,而该第1谐振电路包括供电线圈,上述供电线圈的至少一部分包括实质上在平面上缠绕的绕组,且具有中心部及周边部,上述无线受电装置具备包括第2谐振电路的受电天线,而该第2谐振电路包括受电线圈,上述受电线圈的至少一部分包括实质上在平面上缠绕的绕组,且具有中心部及周边部,在上述供电天线及上述受电天线彼此电磁耦合时,以上述供电线圈的中心部与上述受电线圈的中心部对置,且上述供电线圈的周边部与上述受电线圈的周边部对置的方式,将上述供电线圈靠近上述受电线圈而设置,上述供电天线及上述受电天线在彼此电磁耦合时具有包含分别与奇模的谐振状态及偶模的谐振状态对应的2个谐振频率在内的工作频带,上述偶模的谐振频率高于上述奇模的谐振频率,对于上述供电线圈及上述受电线圈的中心部的磁通密度而言,上述供电天线及上述受电天线处于上述偶模的谐振状态时的磁通密度低于上述供电天线及上述受电天线处于上述奇模的谐振状态时的磁通密度,对于上述供电线圈及上述受电线圈的周边部的磁通密度而言,上述供电天线及上述受电天线处于上述奇模的谐振状态时的磁通密度低于上述供电天线及上述受电天线处于上述偶模的谐振状态时的磁通密度,上述无线供电装置还具备:根据输入电力产生高频电力来提供给上述供电天线的供电电路;对因上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物引起的异常状态进行检测的至少1个传感器;和上述无线供电装置的控制电路,上述至少1个传感器包括对上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物的位置进行检测的位置传感器,上述无线供电装置的控制电路以将彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带设定为第1及第2工作频带中的任一方的方式设定与上述工作频带相关联的上述无线供电装置的电路常数,上述第1工作频带的偶模的谐振频率被设定成高于上述第2工作频带的偶模的谐振频率,上述第1工作频带的奇模的谐振频率被设定成高于上述第2工作频带的奇模的谐振频率,上述无线供电装置在彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线具有上述第1工作频带时,以上述第1工作频带的奇模的谐振频率向上述无线受电装置发送电力,在彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线具有上述第2工作频带时,以上述第2工作频带的偶模的谐振频率向上述无线受电装置发送电力,上述无线供电装置的控制电路,当在上述供电线圈及上述受电线圈的中心部检测到异物时,以将彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带设定为第2工作频带的方式设定上述无线供电装置的电路常数,由上述供电电路以上述第2工作频带的偶模的谐振频率产生高频电力而开始从上述无线供电装置向上述无线受电装置传输上述高频电力,当在上述供电线圈及上述受电线圈的周边部检测到异物时,以将彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带设定为第1工作频带的方式设定上述无线供电装置的电路常数,由上述供电电路以上述第1工作频带的奇模的谐振频率产生高频电力而开始从上述无线供电装置向上述无线受电装置传输上述高频电力。8.根据权利要求7所述的无线供电装置,其中,上述无线供电装置的控制电路在传输上述高频电力时,且在产生了因上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物引起的异常状态时,停止上述高频电力的传输。9.一种无线电力传输系统,其包括无线供电装置及无线受电装置,从上述无线供电装置向上述无线受电装置传输高频电力,其中,上述无线供电装置具备包括第1谐振电路的供电天线,该第1谐振电路包括供电线圈,上述无线受电装置具备包括第2谐振电路的受电天线,该第2谐振电路包括受电线圈,上述供电天线及上述受电天线在彼此电磁耦合时具有包含分别与奇模的谐振状态及偶模的谐振状态对应的2个谐振频率在内的工作频带,上述偶模的谐振频率高于上述奇模的谐振频率,上述无线供电装置还具备:根据输入电力产生高频电力而提供给上述供电天线的供电电路;对因上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物引起的异常状态进行检测的至少1个传感器;和上述无线供电装置的控制电路,上述无线供电装置的控制电路以将彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带设定为第1及第2工作频带中的任一方的方式,设定与上述工作频带相关联的上述无线供电装置的电路常数,上述第1工作频带的偶模的谐振频率被设定为高于上述第2工作频带的偶模的谐振频率,上述第1工作频带的奇模的谐振频率被设定为高于上述第2工作频带的奇模的谐振频率,上述无线供电装置在彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线具有上述第1工作频带时,以上述第1工作频带的奇模的谐振频率向上述无线受电装置发送电力,在彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线具有上述第2工作频带时,以上述第2工作频带的偶模的谐振频率向上述无线受电装置发送电力,上述无线供电装置的控制电路,在设定了上述无线供电装置的电路常数,以使得将彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带设定为第1及第2工作频带中的一方时,且在产生了因上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物引起的异常状态时,设定上述无线供电装置的电路常数,以使得将彼此电磁耦合的上述供电天线及上述受电天线的工作频带设定为第1及第2工作频带中的另一方。10.一种无线供电装置的控制方法,是从无线供电装置向无线受电装置传输高频电力的无线电力传输系统中的无线供电装置的控制方法,其中,上述无线供电装置具备供电天线,该供电天线包括具有供电线圈的第1谐振电路,上述无线受电装置具备受电天线,该受电天线包括具有受电线圈的第2谐振电路,上述供电天线及上述受电天线在彼此电磁耦合时具有分别与奇模的谐振状态及偶模的谐振状态对应的2个谐振频率,上述偶模的谐振频率高于上述奇模的谐振频率,上述无线供电装置还具备供电电路,该供电电路以包括上述奇模的谐振频率及上述偶模的谐振频率在内的上述可变频率产生高频电力来提供给上述供电天线,上述无线供电装置的控制方法包括以下步骤:在由上述供电电路以上述奇模的谐振频率及上述偶模的谐振频率中的一方产生高频电力而从上述无线供电装置向上述无线受电装置传输上述高频电力时,且在产生了因上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物引起的异常状态时,将由上述供电电路产生的高频电力的频率变更为上述奇模的谐振频率及上述偶模的谐振频率中的另一个。11.根据权利要求10所述的无线供电装置的控制方法,其中,上述供电线圈的至少一部分包括实质上在平面上缠绕的绕组,且具有中心部及周边部,上述受电线圈的至少一部分包括实质上在平面上缠绕的绕组,且具有中心部及周边部,在上述供电天线及上述受电天线彼此电磁耦合时,以上述供电线圈的中心部与上述受电线圈的中心部对置,上述供电线圈的周边部与上述受电线圈的周边部对置的方式,将上述供电线圈靠近上述受电线圈而设置,对于上述供电线圈及上述受电线圈的中心部的磁通密度而言,上述供电天线及上述受电天线处于上述偶模的谐振状态时的上述中心部的磁通密度低于上述供电天线及上述受电天线处于上述奇模的谐振状态时的上述中心部的磁通密度,对于上述供电线圈及上述受电线圈的周边部的磁通密度而言,上述供电天线及上述受电天线处于上述奇模的谐振状态时的上述周边部的磁通密度低于上述供电天线及上述受电天线处于上述偶模的谐振状态时的上述周边部的磁通密度。12.根据权利要求11所述的无线供电装置的控制方法,其中,上述无线供电装置包括对上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物的位置进行检测的位置传感器,上述无线供电装置的控制方法包括以下步骤:当在上述供电线圈及上述受电线圈的中心部检测到了异物时,由上述供电电路以上述偶模的谐振频率产生高频电力而开始从上述无线供电装置向上述无线受电装置传输上述高频电力,当在上述供电线圈及上述受电线圈的周边部检测到异物时,由上述供电电路以上述奇模的谐振频率产生高频电力而开始从上述无线供电装置向上述无线受电装置传输上述高频电力。13.根据权利要求10所述的无线供电装置的控制方法,其中,上述无线供电装置的控制方法包括以下步骤:在变更由上述供电电路产生的高频电力的频率之后,在产生了因上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物引起的异常状态时,停止上述高频电力的传输。14.根据权利要求10所述的无线供电装置的控制方法,其中,上述第1谐振电路包括具有多个电容的电容器,上述电容器与上述多个电容对应地与上述供电线圈一起构成多个谐振器,上述多个谐振器各自具有上述奇模的谐振频率及上述偶模的谐振频率,上述无线供电装置的控制方法包括:在上述供电电路以上述多个奇模的谐振频率及上述多个偶模的谐振频率中的任一个频率产生高频电力而从上述无线供电装置向上述无线受电装置传输上述高频电力时,且在产生了因上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物引起的异常状态时,将由上述供电电路产生的高频电力的频率变更为上述多个奇模的谐振频率及上述多个偶模的谐振频率中的其他频率的步骤;以及在试着以上述多个奇模的谐振频率及上述多个偶模的谐振频率中的所有频率进行上述高频电力的传输之后,在产生了因上述供电线圈或上述受电线圈附近的异物引起的异常状态时,停止上述高频电力的传输的步骤。15.根据权利要求10~14中任一项所述的无线供电装置的控制方法,其中,上述无线供电装置还具备:至少1个传感器,对因上述供电线圈或上述受电线圈附近...
【专利技术属性】
技术研发人员:菅野浩,浅沼健一,
申请(专利权)人:松下知识产权经营株式会社,
类型:发明
国别省市:日本;JP
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